功能核酸（FNA）有适体、DNAzyme以及DNA自组装纳米器件等,适体是体外选择的具有靶向结合能力的寡核苷酸,DNAzyme是可以高效催化化学反应的脱氧核酶,杂交链式反应（HCR）是可以实现高效核酸扩增的DNA自组装纳米器件。基于此,本研究通过对功能核酸进行适当的编程、设计与剪裁,构建了一种具有可编程性和通用性的生物传感器。同时,将本研究构建的生物传感器应用于重要分子ATP的检测中简化了其操作流程,并表现出较好的选择性和检测灵敏度。这种具有可编程性、通用性、可重构性的设计策略可以拓展到其他生物分子的分析检测中。本研究主要内容及结论如下:1.可编程功能核酸aptazymes及HCR信号放大的设计与验证本部分工作基于功能核酸设计了一种由分裂适体和分裂的RNA切割DNAzyme（RCD）组成的适体酶（aptazymes）,其活性由适体与ATP的结合以及aptazymes的茎共同调控。活性aptazymes可以周期性地切割底物序列,产生大量较短的单链DNA（Sc）,将来自ATP的信号转换为核酸信号。然后,根据释放的Sc在功能核酸四面体支架顶端设计一条辅助链Cs,当存在靶标的情况下产生的Sc会与Cs形成Y型DNA（Y-DNA）。同时,Y-DNA的单链部分被设计为HCR反应的引发链,在未形成Y-DNA时,HCR发夹之间的杂交在动力学上被阻断,当靶标存在时诱导形成的Y-DNA会触发HCR反应,产生大量带缺口的长双链DNA产物。2.基于aptazymes-HCR的ATP电化学发光传感器本部分工作构建了一种基于aptazymes诱导的杂交链式反应（HCR）和DNA模板银纳米簇（AgNCs）的可编程电化学发光（ECL）传感器。设计了一个aptazymes诱导的杂交链式反应系统,其中由一个分裂的适体和RNA切割DNAzyme（RCD）组成的aptazymes可以识别目标并调节RCD的活性。被靶激活的aptazymes可以周期性地切割底物,将来自ATP的信号转换为较短的单链DNA（Sc）。这些信号可以被四面体DNA支架（TNAs）捕获以触发HCR扩增,在电极表面形成带缺口的长双链DNA。这些双链DNA在缺口处用富含胞嘧啶（C）的序列预先编程,作为原位合成AgNCs的模板,产生扩增的ECL信号。通过这种可编程组件的方式,构建的ECL传感器具有良好的灵敏度、选择性和可重构性,可实现信号的多级放大。3.基于球形核酸酶耦合aptazymes-HCR的ATP比色生物传感器本部分工作结合aptazymes独特的信号循环放大能力和球形核酸酶的模拟过氧化物酶性质以及HCR的放大优势,设计了一种基于非酶的信号放大策略用于比色检测ATP。首先,通过链霉亲和素（SA）和生物素（bio）制备四面体DNA纳米结构（TNAs）修饰的微孔板。同时,利用aptazymers循环裂解其底物释放的单链DNA作为引发剂在TNAs顶端触发HCR反应,在微孔板表面产生长双链DNA（dsDNA）。随后,通过linker序列在dsDNA上负载大量具有模拟过氧化物酶活性的球形核酸酶,催化底物3,3’,5,5’-四甲基联苯胺（TMB）发生颜色反应,实现对ATP的比色检测,检测限为85.3p M。